例析創新演示實驗在物理課堂教學中的應用

摘 要：物理演示實驗的引入有助于提高物理課堂學習效率，對物理課堂教學起到“生疑、引趣、解惑”等積極作用。結合物理教學工作實際探討創新演示實驗在高中物理教學中的積極作用。

關鍵詞：演示實驗；信息技術；創新作用

高中物理實驗通常可以分為三種：觀察型實驗、測量型實驗及驗證型實驗。物理演示實驗主要針對觀察型實驗進行設計，在物理教學中起著訓練學生科學思維，培養學生觀察能力、分析能力、實驗能力和創造能力的重要作用，在實際的物理教學中將信息技術手段與傳統的實驗演示結合創新，將它們有機融入高中物理課堂，倡導學生通過體驗學習過程掌握學習方法，學會觀察現象、收集信息、提出問題，提高分析處理、概括創新等綜合能力。

一、利用演示實驗創造有利于學生學習物理的環境

合理創設情境，讓演示實驗可以有更多的學生參與其中，調動大部分學生的注意力，觀察演示實驗的現象，逐步思考現象背后的本質。

案例一：在“波的形成和描述”的課堂教學中采用3個連續的課堂演示實驗讓學生觀察波形成的過程。首先讓一個同學上臺做10組起立蹲下，并用相機錄像（如圖1）；然后請10個同學分開站立，模擬人浪（如圖2）；最后讓剛才的10個同學緊密的搭肩，再次演示人浪（如圖3），將這些過程分別用相機拍攝下來。用多媒體設備將攝錄下來的影片播放出來，讓學生細致地觀察，討論這三個實驗與波形成的關系。這樣的演示實驗易于觀察，課堂氣氛好，并且很容易切入課堂重點——波的形成。圖1演示表示波源：同學模擬一個質點做豎直方向的簡諧運動。其他同學很容易觀察到沒有波產生。實驗2讓一組同學模擬人浪，波源仍然是同一個同學，其他的同學作為介質中的質點。實際操作中并不容易形成較成形的人浪。穿插提問學生為什么不易形成如課本后的插圖顯示的波形？不急于回答這個問題，組織學生完成第三個演示實驗，搭肩后人浪的波形非常明顯。討論后總結并得出形成機械波的條件：一是產生振動的波源；二是能夠使機械波傳播的物質——介質。通過三個連續的實驗，同學們自然而然地能夠描述出機械波的形成過程：由于相鄰質點的彈力的作用，當介質中某一質點發生振動時，就會帶動周圍的質點振動起來，從而使振動向遠處傳播。順利達成教學目的。

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二、演示實驗培養學生觀察分析及實踐能力

實驗是培養學生創新精神和實踐能力的重要途徑。教師準備演示實驗總是有目的的，這些教學目的需要學生通過觀察和分析來認知。演示實驗的一個重要特點是要求準確，教師在精心準備實驗的同時在課堂教學上也需要把實驗準備中的種種需要考慮到的問題通過不同的方式呈現到學生面前。通過提問讓學生分析得出這些實驗準備中的一些細節。演示實驗有示范作用，在教師做演示實驗的時候自身要重視，操作需規范。這些是對教師的要求同時也應讓學生通過觀察知道教師操作的每個步驟是否規范以及教師操作的目的。演示實驗中教師應該善于利用實驗中獲得的感性材料，啟發學生的積極思維：“去粗取精，去偽存真，由表及里”。教師盡量做好演示實驗，也可根據教學需要，將一些演示實驗改為學生實驗或學生課外實驗。

案例二：如，在“斜拋運動”的課堂教學中，教師先用玩具手槍和空Excel表格演示射高射程和拋射角關系。將玩具手槍射出的紅筆芯當成初速度一定的斜拋物體，改變拋射角，觀察在投影屏幕中筆芯擊中表格的高度，可以讓學生觀察分析出筆芯的射程與射高。進而將演示實驗儀器改進為彈出的皮筋，這樣可以達到讓學生自己動手詳細分析的良好的教學效果。（如圖4）

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圖4

又如在，“向心力的實例分析”中，分發氣球與小鐵珠，在吹氣的氣球中裝上鐵珠，輕輕搖動氣球，讓鐵珠在球內壁做圓周運動。通過學生觀察演示斜面上支持力和重力合理提供向心力的圓周運動，由學生共同

探討并分析得到這種類型水平圓周運動的受力特點。（如圖5）

三、演示實驗提高學生興趣學習，循序漸進地突破難點

因材施教，善于引導，激疑設問，啟發求知。在一節課的開始，如果能夠針對本節課的教學內容設計一系列相關的實驗來引發學生對內在規律的思考，不僅可以兼顧各個層次的學生因實驗產生共同的懸念和猜想，而且可以誘發他們在不同層次的思考，在這樣課堂授課過程中往往能收到奇效。

案例三：在“光的全反射”的課堂教學中筆者采用兩個連續的小魔術實驗來激起學生學習的興趣，并引發問題。實驗一：出現的硬幣；紙質水杯中放入一枚硬幣，由于杯壁較高阻擋硬幣發出進入眼睛的光線。所以，通常無法直接看到硬幣。往杯中灌水當光線折射后可以進入眼睛。讓學生觀察，板演展示入射角和折射角關系，進一步講解光疏介質和光密介質，達到實驗為教學服務，通過實驗突破教學重難點。接著演示消失的硬幣——全反射實驗，在燒瓶中放入一枚硬幣，同學們可以直接觀察到，對燒瓶注水，一會兒以后硬幣消失不見。這兩個實驗學生們直觀地看到都是通過注水完成的，但是實驗現象截然不同。兩個實驗效果都極其明顯，課堂氣氛大為活躍。適時引導學生通過入射角和折射角的大小關系發現當光從光密介質到光疏介質時如果折射角大于90°，發生光的全反射現象。整個課堂教學水到渠成。教師教得輕松，學生學得愉快。（如圖6）

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圖6

四、演示實驗促進物理學與生活和新科技的緊密聯系

大部分演示實驗成本低、效果好，是精華、是傳統。但是，這并不是演示實驗的全部，物理學科發展迅速、日新月異，許多以前難以實現的手段在今天可以通過高科技來協助實現。比如，現在很多學校實驗室里配備光電門和氣墊導軌來演示光滑水平面，來測量和驗證牛頓運動定律，這些在以前的課堂上是很難實現的。合理運用先進的實驗器材來進行演示實驗，可以促進物理與生活和新科技的緊密聯系，讓學生更好地認識發展的物理學科。

案例四：如，在“平拋運動”這節課中通過視頻手段定性地判斷出平拋小球水平方向可能做勻速直線運動。那么，這個小球水平方向是不是真的做勻速直線運動呢？我們借助于dis實驗器材進行驗證。請同學們注意看實驗裝置的投影。

投影介紹dis儀器，點開dis專用表格，轉播到學生機（如圖7）

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圖7

目的：對比實驗之后用dis儀器突破平拋物體初速度難求的難點，把初速度，運動時間記錄下來，提示學生模仿以前做過的實驗類比驗證平拋物體水平方向的運動是勻速直線運動。讓學生從理論上更進一步認識平拋運動水平方向的規律，自然而然地把規律教學融入其中。

另外，在通常課堂實驗中無法把平拋軌跡留下來，通過先進儀器，平拋小球發射紅外線，dis儀器可以在電腦上記錄平拋軌跡，泰戈爾說：天空沒有留下飛鳥的痕跡，但我們已經飛過。我們能通過講臺上的這個dis二維平拋演示儀把平拋軌跡留下來！（如圖8）

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圖8

投影介紹dis儀器，點開dis專用表格，轉播到學生機：

通過擬合曲線（如圖9），讓學生進一步更明確地認識平拋物體水平和豎直方向的運動規律。

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圖9

總之，作為直觀教學手段——演示實驗，是幫助學生理解教學內容，提高教學質量的必不可少的途徑之一。在物理教學過程中，教師應創造和利用每個演示實驗，讓演示實驗在整個課堂教學中起到畫龍點睛的作用，使每位學生在輕松、愉悅的氛圍中掌握物理學知識和物理實驗技能。通過演示實驗更好地培養學生的觀察能力、思維能力、分析問題和解決問題的能力。

（作者單位 福州三中金山校區）

編輯 王亞青